摘要：与传统锅炉相比，燃气蒸汽联合循环电厂的热锅炉在系统布置“热力特性”上有很大的不同。因此，在燃气蒸汽联合循环余热锅炉的使用中，考虑其汽水系统的优化、节点温差的选择等问题是很重要的，本票面文章主要介绍了燃气蒸汽联合循环余热锅炉的性能和研究方向。
关键词：燃气 蒸汽 联合循环余热锅炉
随着发电作为核心的发展，以天然气为核心的发电系统的建立可以提高发电周期的效率。我国西部大开发战略实施以来，高热效率、低成本、低污染的天然气优势受到社会人士的高度重视和研究。余热锅炉作为联合循环电站的三大主要设备之一，对燃气轮机和汽轮机具有重要的影响。组合循环机组的功率、效率和组合循环机组的直接影响效率高低状况。因此，有必要对余热锅炉的性能和开发设计进行分析。
一、燃气蒸汽联合循环余热锅炉的性能
大型燃气蒸汽余热锅炉有两种技术：自然循环和强制循环，这两种都有各自的优点和缺点，但自然循环技术更实用，原因是它很容易操作；其次，高可用性；第三是比水平管更均匀，使得塑性变形和破坏不容易发生。在国际方面，它在北美的水平余热锅炉中更为常见，因此在锅炉的选型中，应具体到具体情况进行具体分析，并不能一概而论。
1.1在热力特性中加热源的不同以及变温显热源
与传统锅炉相比，余热锅炉的热源不同，它的热源可能是高温的热量，由于不同的工艺“燃料”，使余热锅炉在生产中使用，经常产生热负荷不稳定，而且还会出现烟气中的粉尘现象。由于在联合循环中使用清洁气体或液体燃料，产生的粉尘量几乎为零，而磨损问题一般不被考虑。除此之外，还要使用变温显示热源，在联合循环中，燃料的化学能必须转化为联合循环中的热能，以达到能量的梯级利用。在高温部分使用燃气轮机热能，将其转化为机械能，使蒸汽或热水可以从余热锅炉产生，并在驱动涡轮等设备中使用。一般在700摄氏度以下的温度下，燃气轮机排气，但是一些小型工作微型燃气轮机排气温度低于300摄氏度，所以对流换热是余热锅炉主要依靠的方式。
1.2汽水系统的种类以及变工况热力特点
在组合循环燃气轮机的选择型余热锅炉上，依靠技术经济，余热锅炉蒸汽系统包括单压力、双压力、双压再热、三压力、三压力再热五种类型可以进行选择，当采用早期余热锅炉设备水系统时，简单单压是主要方法，其特点是低成本和低热效率，对于具有高性能的燃气轮机，余热锅炉可以依赖于三种压力再加热的汽水系统，这样不仅可以使用高蒸汽参数，还可以降低烟温度，充分回收余热。
由于负荷和大气温度的变化，燃气轮机在运行中使燃气轮机处于变化状态，因此燃气轮机排气温度和流量变化便有很大的作用，这样，余热锅炉的热性能就发生了相应的变化，相对稳定和通用蒸汽的热力学参数，即使滑动压力的变化量没有大量的改变，因此对一些工程和热力学有一定的限制，起停过程气体热量有很大的改变，从而使双方的气体余热锅炉和蒸汽的热量生产过程中的操作模式不协调的变化，使热力学性质是由这几个方面构成：即小热源热惯性和相对较大的余热锅炉热惯性。
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二、联合循环余热锅炉的研究方向
2.1螺旋鳍片管的设计与换热计算方法的选择
热源热流和热流的热特性决定了组合循环余热锅炉传热的特殊性。由于余热锅炉由对流传热，因此，与一般的余热锅炉相比，在这种余热锅炉，传热温度压力更低，并节省为了使其钢化，一般用螺旋鳍片代替光管，确保受热面的紧凑，因此，有必要研究螺旋翅片管束的传热与阻力，以加强传统的余热锅炉。在螺旋翅片管的结构特征参数中，一般用翅高和翅片作为测量鳍片尺寸的标准。在同一温度和烟气转速相同的情况下，管径越大，翅片越低，沥青越少，传热效果越差，另一种则不同，一般来说，试验是对翅片管传热和过程的主要研究方法，可以应用于工程的结构尺寸。在锅炉热计算过程中，由于我国缺乏相对完善和规范的标准，相关人员使用了美国标准，提高了国内外数据和实验的经验。然而，研究燃气轮机放电特性对燃气轮机传热计算的影响的研究应进一步深化。
2.2气体流动特性的研究
目前，通常通过流畅的流体计算软件，如直观的速度场，可以得到“温度场和应力场分布”，对余热锅炉烟气流动特性的入口进行数值模拟。采用冷空气动力测试装置对烟道外形进行了检测。在我国，有许多研究机构通过数学模拟和试验研究了余热锅炉烟气流动特性并且取得一定实效，如在一个公司的基础上联合循环余热锅炉，通过模型试验和数值计算，冷空气将锅炉的结果及其入口烟道形状优化，从而提供了一些有用的基础发展和余热锅炉设计人员，但总的来说，它需要深化其应用范围等。
2.3快速起止特性研究
快速停机和峰值性能是联合循环电站的主要优点之一，不超过20分钟燃气轮机冷却启动；为了使整组机组满足快速启动的需要，尤其在大型联合循环机组中采用燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、单轴、无旁路烟道的布置，对余热锅炉的要求有较好的快速启动特点。研究了余热锅炉的快速起止过程，主要体现在锅炉管、螺旋翅片管和烟道挡板的结构设计与控制和运行方式上。余热锅炉的蒸汽热参数较低，启动过程中起升负荷和提升过程迅速，大量的汽水将淹没鼓。因此，余热锅炉的锅炉管应具有更大的容量。为了适应一开始较大的水位变化，水-汽水分离器被应用于水下孔板类型。螺旋翅片管束，直径小，管壁薄，热惯性小。在余热锅炉上的烟道和挡板的具体结构细节也应尽量减少，并尽量减少热惯性。浙江镇海发电公司和华能广东分公司根据运行过程中的总结经验，对烟道挡板结构、控制方式和运行方式等进行了大量改进，有效地提高了余热锅炉快速启动的性能。
三、总结
在本篇中文章中我主要着重分析了燃气蒸汽联合循环余热锅炉的性能，即在热力特性中加热源的不同以及变温显热源以及汽水系统的种类以及变工况热力特点，之后我又对联合循环余热锅炉的研究方向，表现在三个方面，分别是螺旋鳍片管的设计与换热计算方法的选择、快速起止特性研究以及气体流动特性的研究进行了分析并提出了我自己的看法，对燃气——蒸汽联合循环余热锅炉进行了一定的探索。
参考文献：
[1]王承斌.燃气轮机热电协调优化模型及经济性分析[J].浙江大学.2017（01）
[2]曾小云.吕一仕.刘正宇.孙斌.燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉典型缺陷修复[J].金属加工.2017（05）
论文作者:陈磊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：余热论文; 锅炉论文; 燃气轮机论文; 蒸汽论文; 热源论文; 燃气论文; 特性论文; 《电力设备》2017年第34期论文;